[发明专利]一种交叉十字键合法测量晶片键合强度的方法及夹持装置

权利要求书

1.一种交叉十字键合法测量晶片键合强度的夹持装置，其特征在于：所述的夹持装置包括两个夹具，每个夹具均由拉伸夹持棒(1)和晶片存储槽(2)两部分构成；所述的拉伸夹持棒(1)竖直设置，且拉伸夹持棒(1)的一端与所述的晶片存储槽(2)外侧底面中部固定连接，晶片存储槽(2)的每个槽侧壁的顶端均设有一个直角横梁，每个所述的直角横梁的水平梁(3)与晶片存储槽(2)的每个槽侧壁的顶端连接为一体，每个直角横梁的竖直梁(4)设置在晶片存储槽(2)的槽口内；

所述的两个夹具分别是上夹具(5)和下夹具(6)，所述的下夹具(6)的晶片存储槽(2)的长度和宽度均与长方形晶片(7)的长度和宽度相同，且所述的直角横梁的竖直梁(4)至晶片存储槽(2)的内侧底面的距离与所述的长方形晶片(7)的厚度相等；所述的上夹具(5)的晶片存储槽(2)的宽度与长方形晶片(7)的宽度相同，上夹具(5)的晶片存储槽(2)的长度比长方形晶片(7)的长度多4～10mm，且直角横梁的竖直梁(4)至晶片存储槽(2)的内侧底面的距离比长方形晶片(7)的厚度多2～5mm。

2.一种利用权利要求1所述的夹持装置实现交叉十字键合法测量晶片键合强度的方法，其特征在于：所述的方法包括以下步骤：

步骤一、取两片待键合且尺寸相同的长方形晶片(7)，经过预设的键合工艺处理后，使得每一长方形晶片(7)的长边平行于另一长方形晶片(7)的短边，并且在键合区域(8)处于每一长方形晶片(7)的中间位置时进行键合，获得强度待测量的试件；

步骤二、在相同拉伸力的情况下，拉力的作用位置不同，会使未键合区域(9)的长方形晶片(7)产生不同程度的弯曲，进而会使长方形晶片(7)的上下表面产生不同程度的应变ε_x，随后产生不同大小的拉应力σ_x＝E_x·ε_x，其中Ex为X方向的抗拉强度；根据断裂理论，当拉应力≥抗拉强度，即σ_x＝σ_b时，长方形晶片(7)发生断裂，从而求得断裂时的应变ε_x，其中σ_b表示抗拉强度；依据拉力作用位置与长方形晶片(7)发生应变大小的关系，求得在拉力F＝σ_b·b²时，恰在长方形晶片(7)键合区域边缘(10)处断裂的条件下，求得拉力的作用位置，即距键合界面边缘的距离a，其中b为长方形晶片(7)短边的长度；

步骤三、将键合后的长方形晶片(7)，固定在夹持装置的上夹具(5)和下夹具(6)的相应位置，随后通过拉伸机进行拉伸，待键合区域(8)开裂或未键合区域(9)的长方形晶片(7)断裂后，终止拉伸，记录拉力F的大小；

步骤四、根据长方形晶片(7)的断裂情况及施加拉力F的大小，计算长方形晶片(7)的键合强度；若施加的拉力F≥σ_b·b²，且断裂位置为长方形晶片(7)未键合区域(9)或键合区域边缘(10)，则键合强度σ＞σ_b；若施加的拉力F＜σ_b·b²，且断裂位置为键合界面处，则键合强度σ＝F/b²。

3.根据权利要求2所述的交叉十字键合法测量晶片键合强度的方法，其特征在于：步骤三中，将键合后的长方形晶片(7)的上长方形晶片(7-1)设置在上夹具(5)的直角横梁的竖直梁(4)至晶片存储槽(2)的内侧底面之间，将键合后的长方形晶片(7)的下长方形晶片(7-2)固定在直角横梁的竖直梁(4)至晶片存储槽(2)的内侧底面之间。